路线设计软件计算路基土石方数量方法的探讨 7页

路线设计软件计算路基土石方数量方法的探讨7目前，大多数测设单位配备了公路路线设计软件（以下简称设计软件），对减轻路线内业设计人员劳动强度、提高工作效率和质量、增强市场竞争力，起到了积极的作用。但笔者在工程管理中也发现有的设计文件中，路基土石方的数量与实际情况有较大出入，给工程支付及投资控制带来一定困难。下面对采用设计软件计算公路路基土石方数量的若干方法进行探讨和比较，以供同仁参考。1设计软件所提供土石方数量计算的几种方法路基土石方工程数量最终通过《路基土石方表》提供给使用者，逐桩横断面的填、挖面积是计算土石方数量的基本元素。当平面及纵、横断面设计完成后，不考虑路面结构层时路基每个横断面的填、挖面积是一定的，扣除路槽面积（路面结构层）计算方法的异同，最终将影响土石方数量计算结果。归纳起来，设计软件提供了两类共四种路基土石方数量计算方法，下面分别予以介绍。1.1扣除路槽面积类的方法进入设计软件主界面后，选择“管理”菜单中的“扣路槽文件”项，进入下一级菜单，出现“由面积文件及加宽文件等”和“手工编写或编辑已有文件”两个选项。选中前者进入“生成扣路槽文件”对话框，该对话框提供了两种生成扣路槽文件的方法，一个是“比例修正法”，另一个是“7 分段比例法”。两种方法均要用到“断面面积文件”，该文件在路线横断面设计时生成。1.1.1手工编写扣路槽文件方法本方法须手工编写逐桩路槽的填、挖方面积,实际工作中困难较大。扣路槽文件格式：桩号挖方面积填方面积……上述“挖方面积”是路基挖方应增加的面积，“填方面积”是路基填方应减少的面积。1.1.2比例修正法当生成扣路槽文件方式选择比例修正法时，须手工输入“基准路槽宽度”及“基准路槽面积”两项内容。基准路槽宽度=B＋h×n⑴基准路槽面积=(B＋h×n)h⑵式中:B—路基宽度,单位(m)，h—路面结构层厚度(m)，n—路基填方边坡坡度为1∶n。1.1.3分段比例法当生成方式选择分段比例法时,须由手工输入“分段比例文件”。文件格式：结点桩号路槽填方面积比例结点桩号路槽填方面积比例……7 路槽填方面积比例指路槽面积位于路基填方的部分，且0≤路槽填方面积比例≤1。1.2扣路面结构层类的方法扣路面结构层类方法即路槽尺寸法，该方法需手工编写路槽尺寸文件，填写路槽尺寸有变化处的桩号、各结构层高度和宽度。若横断面设计时选择了“路槽”及“面积计算时扣结构层”选项，则设计软件自动生成并输出的面积文件中已扣除了路槽面积，所以在生成路基土石方表时，不需再给定扣路槽文件。2几种路基土石方数量计算方法的讨论上述扣除路槽面积类方法中手工法及系统生成法中的分段比例法，其扣路槽文件及分段比例文件均由人工给出逐桩路槽填、挖面积或比例，不便操作，实际工作中采用较少。下面仅就比例修正法及路槽尺寸法进行讨论。2.1几点假定为方便起见，作如下假定：a）路面结构层在横断面全宽度分布，b）所讨论路段无超高加宽及中央分隔带，c）体积计算采用平均断面法。2.2举例某平微区一级公路由二级公路拓宽改造而成，路基宽度25.5m，路拱横坡2%，其K0+500~K1+000段为填方路堤，路基边坡1︰1.5，路面结构层总厚度为0.65m。将几种方法计算所得该段路基土石方数量的结果汇于表1。7 2.3分析比较从表1可以看出，比例修正法与路槽尺寸法两种方法分别计算所得到的填、挖方数量相差甚远，表明至少有一种方法在计算原理上存在不完善之处。2.3.1比例修正法以桩号K0+500为例，对比例修正法进行分析。表1路基土石方数量计算结果序号计算方法挖方(m3)填方(m3)1未考虑路槽22696162比例修正法92616953路槽尺寸法343260424路床断面法40764792按前面⑴、⑵式计算基准路槽宽度及基准路槽面积：基准路槽宽度＝B＋h×n＝25.5＋0.65×1.5＝26.475（m）。基准路槽面积＝(B＋h×n)h＝26.475×0.65＝17.209（m2）。路基横断面设计完成后生成的横断面面积文件、扣路槽文件及路基土石方表如下：横断面面积文件（未扣路槽）：桩号挖方面积填方面积5003.52716.2527 ……扣路槽文件：桩号挖方面积填方面积5003.06914.140……路基土石方表：桩号挖方面积填方面积5006.5962.112……由以上数据可得：扣路槽文件的挖方面积＝3.527÷(3.527＋16.252)×17.209＝3.069（m2）。扣路槽文件的填方面积＝16.252÷(3.527＋16.252)×17.209＝14.140（m2）。即路槽填、挖面积是按未扣路槽时的横断面填、挖面积占总面积的比例来进行分配的。不难证明，比例修正法仅符合地面线位于设计线上方（图1）或位于路槽线下方（图2）的横断面，其他情况（图3）难以满足。由于公路路基横断面几何形状非常复杂，难以使全部横断面满足其使用条件，故造成计算出的土石方数量与实际出入较大。7 2.3.2路槽尺寸法以桩号K0+600为例，对路槽尺寸法进行分析，其基本数据如图4所示。计算该横断面填、挖方面积如下：未扣路槽时填方面积＝(25.5＋31.095)×1.865÷2＋0.255×12.75－(12＋18)×2÷2－0.12×6＝25.306（m2）。扣除路面结构层后挖方面积＝（12＋0.65×1.5）×0.65＝8.434（m2）。扣除路面结构层后填方面积＝25.306－（25.5－12）×0.65＝16.531（m2）。设计软件生成的横断面面积文件中,该桩号的挖方面积为7.494m2,填方面积为19.258m2，与上述手工计算结果有一定误差。7 3介绍一种较精确的公路路基土石方数量计算方法—路床断面法该方法与前述方法不同的是，计算路基土石方数量时，采用扣除路面结构层后的路床标高及宽度。具体做法是：将路线纵断面文件中起、终点和各变坡点高程减去路面结构层厚度，在横断面文件中用路床顶面宽度代替路基宽度，其他文件保持不变。应注意的是，利用设计软件横断面设计功能进行计算时，不应选择“路槽”和“面积计算时扣结构层”选项，生成的横断面面积文件可直接用于路基土石方数量计算，生成路基土石方表时不应选择“扣路槽文件”选项。用该方法计算的前述一级公路路基土石方数量结果列于表1。其横断面面积文件中K0＋600桩号的横断面挖方面积为8.44m2，填方面积为16.468m2，与前面手工计算结果基本吻合。4结束语通过上述分析比较可知，设计软件提供的若干种计算公路路基土石方数量的方法，存在着相关文件手工编写难度大或计算精度问题，设计人员在使用时应注意其适用条件，否则可能给工程建设带来不便。7